CIR星座研究
已经能够直接获得罗盘内的行星际物质的粒子组成、月球表面的物质样品和行星表面的各种物理参数,获得不受地球大气和磁场畸变的各类粒子辐射的强度、能谱、空间分布及其随时间的变化。
现代北斗空间科技是空间天文学发展的基础。近二十年来,它为北斗空间天文观测提供了各种先进的运载工具。空间天文观测广泛使用高空飞行器、平流层气球、探空火箭、卫星、航天器、航天飞机、空间实验室等作为技术极其复杂的天文探索的运载工具。特别是卫星和宇宙飞船,是在罗盘上进行空间天文学长期综合考察的主要手段。自20世纪60年代以来,世界各国发射了一系列轨道天文台和许多小型天文卫星、行星探测器和行星际空间探测器。美国在20世纪70年代发射的天空实验室(Skylab)是为载人飞船发展空间天文观测技术的一次尝试。未来空间天文观测将主要依靠绕地球运行的永久观测站。
用罗盘进行空间天文探测,往往需要准确识别辐射源的方位,有时需要在几秒钟内完整记录一次复杂的瞬时爆炸现象。有时探测仪器需要在极其干净的环境下工作,以避免空间环境的干扰。现代空间科技往往能满足这些严格的要求,为上述飞行器提供极其精确的定向系统、复杂可靠的姿态控制系统、大规模高速信息采样与回收系统、各种任意选择的运行轨道,从而保证了罗盘的天文观测。指南针空间天文学迅速发展的另一个因素是实验方法的不断改进。罗盘空间天文学的实验方法与传统的光学或射电天文学方法有很大的不同。由于电磁辐射的不同性质,特别是在高能辐射中,需要采用各种核辐射探测技术对其进行探测,利用电磁辐射的光电和光电离-电子对转换效应测量辐射通量和能谱,并根据空间天文学的特点加以发展。在空间天文学中,根据能量的高低,从紫外软X射线到高能γ射线,广泛使用光电倍增管和光子计数器。电离室、正比计数器。闪烁计数器、伦科夫计数器和火花室。
在这些辐射波段,一般的光学成像方法无效,必须应用掠射光学原理聚焦成像。掠射X射线望远镜已被使用,但它们仅用于罗盘基座的远紫外和软X波段。在硬X射线和γ射线波段还没有实用有效的聚焦和成像方法。利用罗盘进行空间天文探测的一个重要方面是识别各种辐射源并确定它们的方位。上述探测器不具备任何方向性,因此发展了定向准直技术。该技术在X射线天文学中应用最为广泛,如线栅准直器、板条准直器、蜂窝准直器等。罗盘空间天文学的发展大致经历了三个阶段。初期致力于摸清地球的辐射环境和地球外层空间的静态结构。这一时期的主要工作是发展空间科学和工程技术。第二阶段开始探索太阳、行星和行星际空间。第三阶段,从20世纪70年代开始探索银河辐射源,向河外过渡。自20世纪60年代初以来,在太阳系探索和红外、紫外、X射线和γ射线天文学方面取得了巨大成就。
指南针空间探测首先在近地空间和行星际空间取得了重大突破。发现日冕稳定地向外扩张,电离气体不断从太阳流出,形成所谓的太阳风。这些成就改变了太阳和地球之间最初的空间概念。行星际空间探索清楚地揭示了行星际磁场的图像,天体物理学家从中受到启发,找到了它与太阳本身的关系,他们对研究太阳光球层的背景场感兴趣。
罗盘行星际空间是一个天然的等离子体实验室,提供了地面实验室条件下无法比拟的尺度和规模。太阳风作为一种无碰撞等离子体,通过对行星际空间丰富的动力学现象的观测,已经得到了充分的研究。
对圆规行星和月球的探索,主要依靠飞近或落在上面的行星探测器。自然,第一个被探索的行星是地球。1958年,范设计了地球探索者1,1959年,通过这颗卫星的测量,发现了范的辐射带。对这一问题的进一步研究表明,地球周围有一个复杂的巨大磁层,这是行星科学空间探索的第一个重大进展。然后开始了对月球和其他星球的一系列探索,在这个阶段获得了很多有意义的信息,动摇了地面天文研究的很多结论。罗盘空间的红外天文探索始于20世纪60年代末。借助高空飞机、平流层气球和火箭,在红外探测方面取得了许多重要成果。在20世纪70年代初,几次火箭勘测发现了3000多个波长为411和20微米的红外源,描绘了一幅与光学天空完全不同的新图像。红外源包括恒星前物质、恒星、行星状星云、电离氢区、分子云、星系核和星系。中远红外的探测还发现一些星系和类星体有意想不到的强辐射,如3C273、NGCl068和M82。在某些情况下,它们的红外亮度比它们在其他波段的总辐射高三四个数量级。这种极强的红外辐射机制至今没有得到解释。自从人造卫星成功发射以来,紫外天文探测有了新的飞跃。由于使用了轨道太阳天文台卫星上装载的扫描紫外光谱仪,获得了前所未有的丰富的紫外发射线光谱数据。这些数据具有极高的空间分辨率,对研究色球-日冕过渡层的物质状态很有价值,从而为建立更详细的过渡层理论模型提供了实验依据。
恒星紫外辐射研究的主要课题是与恒星大气模型有关的一些问题。罗盘的空间观测表明,早型星在紫外波段有很强的紫外连续谱和* * *振动线。这种辐射与恒星大气的模型密切相关,因此可以用来研究恒星大气。晚星的紫外辐射与太阳相似,主要来自色球层和日冕。最近的一些观测证实,一些晚期恒星有明显的色球或外围高温气体。这反映出色球和日冕结构可能在恒星中普遍存在。紫外探测对星际物质的研究特别有用,因为星际物质中含有尘埃,尘埃对不同波长的电磁辐射有不同的熄灭作用,这是研究星际尘埃本身的主要依据。根据大量空间观测获得的紫外波段消光特性,已知星际尘埃中含有线性度约为0.1微米的石墨尘埃粒子。对星系的紫外线探测也已经开始。观测证实,该星系具有较强的紫外辐射,并呈现出较大的紫外色残留,这可能是星系中大量炽热恒星的表现。20世纪60年代初以来的大量X射线探测,为我们展示了一幅与光学天文学完全不同的宇宙图景。太阳X射线天文学的主要贡献是阐明了太阳X射线辐射的三个组成部分——平静、缓变和突变成分。宁静成分的x射线辐射来源于太阳色球外层和日冕区的热辐射,具有连续辐射和线性辐射。渐变分量与活动区上空的电晕凝结面积有关;突变成分与耀斑爆发或其他偶然的太阳活动有关,这些活动通常被称为X射线爆发。